(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小球を形成するために、硝酸ウラニルならびにテトラヒドロフルフリルアルコール（ＴＨＦＡ）およびポリビニルアルコール（ＰＶＡ）である複数の賦形剤を含有する溶液を、アンモニアを含有する沈殿槽に滴下すること、かくして製造された微小球をアンモニア溶液の中でエージングおよび洗浄すること、乾燥すること、ならびに熱処理することによって、酸化ウランおよび／または炭化ウランおよび／またはウラン含有の混合酸化物および／または混合炭化物の核を製造するための球状の燃料核および／または増殖材核の製造方法において、
前記微小球を、前記沈殿槽から、第１のセパレータによって分離し、エージングのために、アンモニアを含有するエージング水に供給すること、前記エージング水への導入前に、前記微小球の、前記沈殿槽の液体との接触時間を、前記第１のセパレータによって、同じに調整すること、前記微小球を、引渡し手段によって、前記エージング水から、多段式のカスケード洗浄機へ引き渡し、このカスケード洗浄機の中では、前記微小球を、硝酸アンモニウム、および前記微小球に含まれている少なくとも１つの賦形剤なしに洗浄すること、および前記微小球の乾燥後に、これらの微小球を、熱処理中に、単層の形態で分布してか焼することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記アンモニアを含有するエージング水を、各々の微小球が、成分に関して、夫々単独で、同じ濃度を有するように、平衡条件に基づいて調整することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アンモニアを含有するエージング水の中で、少なくとも、前記微小球に含まれる硝酸アンモニウムおよび／または尿素に関して、平衡条件を調整することを特徴とする請求項１また２に記載の方法。
【請求項４】
前記アンモニアを含有するエージング水の中で、少なくとも、前記微小球に存在するＴＨＦＡに関して、平衡条件を調整することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記微小球を前記エージング水から取り出した後に、前記微小球内の少なくともＴＨＦＡの濃度が、前記エージング水の中の濃度またはほぼ濃度に対応することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記微小球を前記エージング水から取り出した後に、前記微小球内のＮＨ４ＮＯ３，ＮＨ４ＯＨおよび、尿素が含まれている限りは、尿素の濃度が、前記エージング水の中の濃度に対応することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記アンモニアを含有するエージング水の中で、最大１５重量％のＴＨＦＡを、Ｈ２Ｏと交換することができる条件を、調整することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記アンモニアを含有するエージング水の中で、１０ないし１５重量％のＴＨＦＡを、Ｈ２Ｏと交換することができる条件を、調整することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記微小球を、室温に調整されたアンモニアを含有するエージング水に引き渡し、次に、このエージング水を、温度Ｔ１に加熱し、但し、６０℃≦Ｔ１≦８０℃であること、前記微小球は、時間ｔに亘って、前記温度Ｔ１で、前記エージング水に留まっており、但し、５０ｍｉｎ≦ｔ≦７０ｍｉｎであること、および、前記時間ｔ後に、前記エージング水を室温に冷却し、次に、前記微小球を取り出すことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記エージング水を、少なくとも１つの熱交換機によって加熱および冷却することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記微小球を、前記カスケード洗浄機内で、複数の洗浄段の中に導くことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
各々の洗浄段における前記微小球の沈降速度を、前記洗浄段の中を循環系の中で流れる洗浄水によって調整することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記エージング水を、ホッパの底部にあって間隔を変化させることができる環状ギャップを介して、前記洗浄段に供給することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
各々の洗浄段において循環系の中に運ばれる洗浄水のほかに、最下のカスケードから始まって、全体のカスケードの中に洗浄水を運ぶことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記洗浄した微小球を、ベルト式連続炉の中で、温度Ｔ２で、乾燥し、但し、Ｔ２≦１２０℃であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記洗浄した微小球を、ベルト式連続炉の中で、温度Ｔ２で、乾燥し、但し１００℃≦Ｔ２≦１２０℃であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記洗浄した微小球を、洗浄水で、供給手段を介して、均等に分布して、前記ベルト式連続炉の中を運ばれる搬送要素上に供給することを特徴とする請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記洗浄した微小球を、洗浄水で、供給管を介して、均等に分布して、前記ベルト式連続炉の中を運ばれる搬送要素上に供給することを特徴とする請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記微小球を、ふるいベルトまたは搬送要素上に供給することを特徴とする請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記搬送要素への供給の前に、前記洗浄水に活性剤を添加することを特徴とする請求項１７または１９に記載の方法。
【請求項２１】
活性剤として、水溶性の脂肪族アルコールを用いることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記乾燥した微小球を、前記ベルト式連続炉の通過後に、吸引手段によって、前記微小球を運ぶ搬送手段から除去し、サイクロンの中で析出し、かつ、貯蔵容器に集めることを特徴とする請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記乾燥した微小球を、前記ベルト式連続炉の通過後に吸引管によって、前記微小球を運ぶ搬送手段から除去し、サイクロンの中で析出し、かつ、貯蔵容器に集めることを特徴とする請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記微小球を、単層の形態で、ベルト式連続炉の中を運ばれかつ底部側に複数の開口部を有する金属トレイの中で運び、かつ、温度Ｔ３で、２段でか焼し、但し、Ｔ３≦４５０℃であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記微小球を、単層の形態で、ベルト式連続炉の中を運ばれかつ底部側に複数の開口部を有する金属トレイの中で運び、かつ、温度Ｔ３で、２段でか焼し、但し、１６０℃≦Ｔ３≦４３０℃であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記微小球は、前記ベルト式連続炉の中で、少なくとも１つの乾燥区域および少なくとも１つのか焼区域を有する複数の加熱区域を通過することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記乾燥および／またはか焼を、空気再循環で実行することを特徴とする請求項１ないし２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記か焼した核を前記金属トレイから吸引することを特徴とする少なくとも請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記吸引したか焼した核をサイクロンの中で析出し、かつ、貯蔵容器に集めることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
球状の燃料核および／または増殖材核を製造するための装置であって、沈殿槽と、エージング区間と、洗浄手段と、熱処理手段と、製造中に製造された微小球およびこれら微小球上に形成された核のための引渡し手段とを具備する装置において、
前記沈殿槽と前記エージング区間との間には、第１の引渡し手段がセパレータの形態で設けられており、このセパレータは、シリンダを有し、このシリンダは、複数のセクタに区分されており、かつ、底部としての、開口部を有する穿孔されたふるいの上面で回転可能であり、各々のセクタは、相前後して、底部側に前記穿孔されたふるいによって覆われた第１の位置で、前記沈殿槽の出口開口部に向けられており、かつ、前記シリンダが角度αだけ回転した後に、第２の位置で、前記穿孔されたふるいの前記開口部に向けられており、この開口部は、前記エージング区間に接続されており、各々のセクタは同じ面を有すること、および、角度αは、α／ｎであり、但し、ｎ＝セクタの数であることを特徴とする装置。
【請求項３１】
前記穿孔されたふるいの下方には、前記沈殿槽の流入口に直接又は間接に接続されている液体収容手段が設けられていることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記穿孔されたふるいは、ステンレスからなり、かつメッシュ幅ｄを有し、但し、３００μｍ≦ｄ≦５００μｍであることを特徴とする請求項３０または３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記シリンダは金属からなることを特徴とする請求項３０ないし３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】
前記シリンダは、前記穿孔されたふるい上に直に載っていることを特徴とする請求項３０ないし３３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３５】
前記シリンダは、ｎ個のセクタに区分されており、但し、ｎ≧３であることを特徴とする請求項３０ないし３４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３６】
ｎ＝６であることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記エージング区間は、ふるい布または穿孔プレートによって囲繞されておりかつ前記微小球を収容する中空シリンダを有し、この中空シリンダは、エージング水の運搬から隔たって、ハウジングによって囲繞されていることを特徴とする請求項３０ないし３６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３８】
前記エージング液は、少なくとも１つの熱交換器を含む循環系の中で流れており、この循環系には、前記ハウジングが統合されていることを特徴とする請求項３０ないし３７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３９】
前記エージング区間は、第２のセパレータとして形成されておりかつこのエージング区間を前記洗浄手段に運搬上接続する第２の引渡し手段に接続されていることを特徴とする少なくとも請求項３０ないし３８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４０】
前記第２のセパレータは、前記第１のセパレータに対応する構造を有することを特徴とする請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記洗浄手段は、ｍ個の洗浄段を有するカスケード洗浄機であり、但し、ｍ≧２であることを特徴とする請求項３０ないし４０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４２】
前記洗浄手段は、ｍ個の洗浄段を有するカスケード洗浄機であり、但し、２≦ｍ≦８であることを特徴とする請求項３０ないし４０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４３】
前記洗浄手段は、ｍ個の洗浄段を有するカスケード洗浄機であり、但し、ｍ＝７であることを特徴とする請求項３０ないし４０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４４】
各々の洗浄段は、底部側に、開口部を有するホッパを備え、この開口部は、遮断手段によって、ノズルプレートを用いて、所望の程度に閉鎖可能であることを特徴とする請求項４０ないし４３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４５】
洗浄水を運ぶ循環系が、前記遮断手段の下方にある部分で終わっていることを特徴とする請求項３８に記載の装置。
【請求項４６】
前記部分または前記導管の内部には、調整要素に接続されている可撓性のあるシャフトが延びていることを特徴とする請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
前記部分または前記導管の内部には、前記遮断手段に接続されている可撓性のあるシャフトが延びていることを特徴とする請求項４５に記載の装置。
【請求項４８】
前記ホッパの下方には、前記洗浄液のための接続部が設けられていることを特徴とする請求項４４に記載の装置。
【請求項４９】
前記洗浄段は、上下に設けられていることを特徴とする請求項４０ないし４３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５０】
前記カスケード洗浄機の最下の洗浄段は、前記最上の洗浄段から放出される洗浄水のための接続部を有することを特徴とする請求項３０ないし４８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５１】
前記カスケード洗浄機には、少なくとも１つの連続炉が後置されていることを特徴とする請求項３０ないし５０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５２】
前記洗浄した微小球は、搬送手段、例えばエンドレスコンベヤベルトによって、前記連続炉の中を搬送可能であり、このコンベヤベルトは、少なくとも部分的に、ふるい布を有することを特徴とする請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記微小球は、複数の並列された金属トレイからなる搬送手段によって、前記連続炉の中を搬送可能であり、各々の金属トレイは、３００μｍと５００μｍの間の範囲にあるメッシュ幅を有する穿孔された底部を具備することを特徴とする請求項５１に記載の装置。
【請求項５４】
前記微小球は、供給手段を介して、搬送手段上に供給可能であることを特徴とする請求項５１または５２に記載の装置。
【請求項５５】
供給手段は、供給管である請求項５４に記載の装置。
【請求項５６】
搬送手段は、コンベヤベルトまたは金属トレイであることを特徴とする請求項５４に記載の装置。
【請求項５７】
乾燥したまたはか焼した微小球は、前記搬送手段によって、減圧によって、吸引可能であることを特徴とする請求項５２ないし５６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５８】
乾燥したまたはか焼した微小球は、前記搬送手段によって、吸引管を用いて吸引可能であることを特徴とする請求項５２ないし５６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５９】
前記乾燥したまたはか焼した微小球は、サイクロンを介して析出可能であり、かつ、貯蔵容器に集められることができることを特徴とする請求項３０ないし５８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６０】
前記連続炉は複数の加熱区域を有することを特徴とする請求項５１ないし５９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６１】
少なくとも１つの加熱区域は乾燥区域であり、少なくとも１つの他の加熱区域はか焼区域であることを特徴とする請求項６０に記載の装置。
【請求項６２】
前記連続炉は、新鮮空気でおよび／または空気再循環で操作可能であることを特徴とする請求項５１ないし６１のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小球を形成するために、硝酸ウラニルをアンモニア性の沈殿槽に滴下すること、かくして製造された微小球をアンモニア溶液の中でエージングおよび洗浄すること、乾燥すること、および熱処理することによって、好ましくは３００μｍと８００μｍの間の範囲にあるサイズの球状の燃料核および／または増殖材核を製造するための、特に、酸化ウランおよび／または炭化ウランおよび／またはウラン含有の混合酸化物および／または混合炭化物の核を製造するための方法に関する。更に、本発明は、球状の燃料核および／または増殖材核を製造するための装置であって、沈殿槽と、エージング区間と、洗浄手段と、乾燥およびか焼のための熱処理手段と、製造中に製造された微小球およびこれら微小球から形成された核のための引渡し手段とを具備する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部ゲル化法とも呼ばれているゲル沈殿法の場合に、不溶性の重ウラン酸アンモニウム（ＡＤＵ）、ならびに、副産物として、水溶性の硝酸アンモニウムが生じる。注型溶液、例えば、テトラヒドロフルフリルアルコール（ＴＨＦＡ）および必要な場合には尿素に対する他の添加剤を、アンモニア水による洗浄によって、同様に、ＡＤＵゲルビーズから洗い流さねばならない。
【０００３】
従来の技術としては、例えば、空気中での液滴の形成、アンモニアガス中の液滴の予備固化、およびアンモニア性の沈殿槽中の微小球の収集に関連する以下の刊行物が挙げられる。すなわち、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６である。
【０００４】
非特許文献には、ホットセル中の、再利用されたウラン２３３の、０．３ｍｍまでの直径の酸化ウラン核または炭化ウラン核を製造するためのユーリヒ原子力研究施設のＥＧＵ法（External Gelation of Uranium）が纏められている。
【０００５】
非特許文献２は、外部ゲル化法によるゲル沈殿法に基づいてＵＯ２核の製造法を記載している。
【０００６】
知られたゲル沈殿法では、基本的には、以下の工程段階が実行される。
【０００７】
- ゲル微小球およびアンモニア性の沈殿槽
- 沈殿槽中の微小球の搬送
- エージング水の中のエージング
- 所定の最終値までのアンモニア水による洗浄
- 乾燥機までの洗浄水の中の微小球の輸送
- 乾燥機上での微小球の析出、および
- 乾燥した核の再処理。
【０００８】
しかしながら、均一の、破損のない、亀裂のない核を製造するための、物質交換の力学および個々の工程段階の動力学は、十分に考慮されていない。
【０００９】
２００μｍの最終径の範囲にある小さな核の製造の場合には、物質交換の力学は、５００μｍおよびそれより大きい最終径の核の場合ほど、重要でない。後者の核では、最終容量は、１５倍よりも多い。このことは、特に、ゲル微小球の製造の分野では、エージング、洗浄、乾燥の際の、化学反応および沈殿槽中の後続の収縮工程によって、球の形状の保持にとって、決定的な意味を有する。
【００１０】
沈殿槽に生じる多数の動力学反応および濃縮変化は、製品品質の明らかな劣化を引き起こすことがある。アンモニア性の注型溶液の液滴注入は、アンモニアに関して希釈をもたらし、同時に、硝酸アンモニウムおよび賦形剤、例えばＴＨＦＡおよび尿素の濃度の増加をもたらす。連続的な作業方法では、常に良好な製品品質を保証するためには、アンモニア性の平衡沈殿槽の使用が必要である。
【００１１】
しかしながら、従来の処理では、ゲル微小球は、沈殿槽の大部分と共に取り出され、その後はじめて、沈殿槽が分離され、かつ戻される。
【００１２】
エージングされた微小球をアンモニア水で洗浄することによって、水溶性物質である硝
酸アンモニウムおよび賦形剤、例えばテトラヒドロフルフリルアルコール（ＴＨＦＡ）お
よび尿素が除去される。通常は、この作業段階は、段階的に、臨界安全性のある回転式の
フラットタンクで実行される。微小球は、アンモニア水と共に活動している。この工程は
、所望の洗浄効果が得られるまで、数回繰り返される。
【００１３】
しばしば不十分に考慮される他の工程段階は、すべての粒子の均等な処理に関する微小球の搬送の際の動力学である。乾燥の際でも、微小球は異なって収縮し、かつシェル状の構造を得るか、破裂することがある。
【００１４】
燃料核の品質は、一方では、被覆される粒子および炭化燃料要素の更なる処理に関し、他方では、核反応炉内の良好な照射挙動に関して、一連の要求を満たさねばならない。
【００１５】
製造される燃料核の仕様として、以下のことが要求される。
【００１６】
- 強度および耐摩耗性
- 僅かな標準偏差を伴う狭い直径範囲
- ほぼ理想的な球形
- 高密度および正確な組成を有するすべての個々の製造された核の同一の構造および多孔性。
【００１７】
３００μｍと８００μｍの間のおよびより大きな最終径の、より大きな核の製造の場合に、ゲル沈殿法では、更に、有機賦形剤、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が、水溶液の形態で使用される。この有機賦形剤は、ウランの沈殿中に、形成されたＡＤＵと共に付加体を形成する。ＡＤＵは、空気中で熱分解され、ＵＯ３が形成される。このか焼工程では、ＰＶＡも、３００℃より上の温度で揮発される。
【００１８】
球状の核粒子を洗浄するために、特許文献７に記載のように、カスケード洗浄機の形態の向流式洗浄機が使用される。
【００１９】
特許文献８に記載の熱風炉では、重ウラン酸アンモニウムがシェルに設けられ、かつＵＯ３核を得るために、か焼される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】DE-B-20 37 232
【特許文献２】DE-B-1 817 092
【特許文献３】DE-B-24 59 445
【特許文献４】DE-B-26 01 684
【特許文献５】DE-B-29 22 686
【特許文献６】DE-A-27 14 873
【特許文献７】DE-A-27 57 602
【特許文献８】特開平6-191851
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】NUCLEAR TECHNOLOGY, Vol. 42(February 1979), pp163-171 “Preparation of Uranium Kernels by an External Gelation Process”
【非特許文献２】Journal of NUCLEAR SCIENCE and TECHNOLOGY, Vol. 41, No.9. pp943-948 (September 2004) “Preparation of UO2 Kernel for HTR-10 Fuel Element”
【発明の概要】
【００２２】
本発明の課題は、明細書の最初の部分に記載のタイプの方法および装置を、３００μｍと８００μｍの間の範囲にある直径、特にこの直径を有する核に関して、核化学の特殊性が考慮され、かつ、方法および装置が核の一様に高い品質を伴う連続的な製造法のために適切であるように、改良することである。
【００２３】
上記課題は、方法に関しては、実質的に以下のことによって、すなわち、微小球を、沈殿槽から、第１のセパレータによって分離し、エージングのために、アンモニア性のエージング水に供給すること、微小球を、引渡し手段によって、エージング水から、多段式のカスケード洗浄機へ引き渡し、このカスケード洗浄機の中では、微小球を、少なくとも硝酸アンモニウムなしに洗浄すること、および微小球の乾燥後に、これらの微小球を、熱処理中に、単層の形態で分布してか焼し、しかも、エージング水に入るまでの、微小球の、沈殿槽液との接触時間が、各々の微小球にとって同じか、またはほぼ同じであることによって、解決される。
【００２４】
特に、第１のセパレータによって達成されるのは、すべての滴下（注型）された粒子の場合に、沈殿槽の中での微小球の発生と、アンモニア性のエージング水の中の収集との間の、同じ時間を保つことである。本発明によれば、セパレータは、従って、すべてのゲル微小球に関する条件を満たす。その目的は、同じ条件下で形成され、沈殿槽の化学的平衡の中で搬送され、かつアンモニア性のエージング水の中に集められるためである。
【００２５】
この場合、セパレータは、特には、ステンレス製の、円形の、平らな穿孔されたふるいからなる底部を有する。この底部の上面に亘って、複数のセクタに区分された金属シリンダがゆっくり回転する。この金属シリンダは、上部で開いており、下部では、穿孔されたふるいの直ぐ上に載っている。穿孔されたふるいは、この場合、特殊なエッチング法で製造されていてもよい。ふるいの直径、従って、メッシュサイズは、３００μｍと５００μｍの範囲にあるほうがよい。ゲル微小球は、注型ユニットの下方にあるスルースシステム従って注型ユニットによって沈殿槽液と共に、セパレータの複数のセクタの１つへ計量して入れられ、次に、位置から位置へ、押され続ける。その目的は、新たな充填がなされる前に、最後の回転位置で、開口部例えば管を通って、落下させるためであり、アンモニア性のエージング水に供給されるためである。
【００２６】
セパレータにある穿孔されたふるいの故に、沈殿槽用の搬送液体が、その開口部を通って流れる。この通過または滴下が、エージング水への引渡しの前に、各位置でなされる。６つのセクタがあるとき、液体が、５つのセクタ位置に流れ落ちる。穿孔されたふるいを貫流する沈殿槽液が、次に、沈殿槽の循環系に戻される。
【００２７】
特に提案されていることは、アンモニア性のエージング水が、少なくとも、微小球を
含む硝酸アンモニウムに関して、平衡条件に調整されることである。このことは、微小球
に存在する賦形剤、例えばＴＨＦＡに関しても、当てはまるほうがよい。
【００２８】
平衡条件とは、個々の微小球が、夫々、個々の成分に関して、互いに比較して同じ濃度比を有し、当然ながら、個々の成分の濃度自体が互いに異なることもあることを意味する。実際また、エージング区間の中の通過中に、濃度が減少する。成分同士の相対濃度比は、実質的に続く。諸成分の、エージング水との交換は、エージング水の中での微小球の所望の収縮を達成するために、成分の濃度が、必要な程度に減少するように、なされる。平衡条件によって保証されることは、球が、エージング水から離れた後に、同一のまたはほぼ同一の直径を有することである。
【００２９】
エージング区間において、成分と、エージング水との均等な交換がなされる。エージング区間の端で、少なくともＴＨＦＡおよびＮＨ４ＮＯ３およびＮＨ４ＯＨの濃度が、エージング水の中の濃度に対応する。尿素が含まれているとき、このことは、これらの成分にも当てはまる。
【００３０】
特には、アンモニア性のエージング水は、ＴＨＦＡの、Ｈ２Ｏとの最大限１５重量％の、特に１０重量％と１５重量％の間の交換がなされる。このことによって、微小球の収縮が好都合になる。
【００３１】
微小球が、セパレータから、室温に調整されたエージング水へ引き渡されるとき、このエージング水は、次に、温度Ｔ１に加熱し、但し、６０℃≦Ｔ１≦８０℃であり、次に、微小球は、時間ｔに亘って、温度Ｔ１で、エージングし、但し、５０ｍｉｎ≦ｔ≦７０ｍｉｎである。続いて、従って、時間ｔ後に、エージング水従ってまた微小球も、室温に冷却され、かつ微小球が取り出される。エージング水の加熱および冷却は、少なくとも１つの熱交換器によって実行されることができる。
【００３２】
エージング後に、微小球は、第１のセパレータのような構造を有することができる第２のセパレータを介して、複数の洗浄段を有するカスケード洗浄機に供給される。この場合、洗浄水は、微小球が、各々の洗浄段で著しく揺動されるように、複数の洗浄段を貫流する。
【００３３】
７段式のカスケード洗浄機が用いられることは好ましい。このカスケード洗浄機は、異なった洗浄水濃度、すなわち、硝酸アンモニウム、ＴＨＦＡ、尿素、水酸化アンモニウムの異なった含有量を有する７つの循環系を有する。
【００３４】
更に、弱いアンモニア性の超純水のための計量ポンプがある。超純水は。下方から上方へカスケード洗浄機の中を流れ、その際に、濃縮される。
【００３５】
従って、一方では、最初には弱いアンモニア性の超純水が、カスケード洗浄機の中を下方から上方へ流れる。他方では、各々のカスケード段において循環がなされる。カスケード段には、夫々、洗浄水の同一の組成物が存在する。
【００３６】
循環系の中を流れる洗浄水によって、個々のカスケード段における微小球の沈降速度従ってまた滞留時間が調整される。
【００３７】
カスケード洗浄機の個々の洗浄段には、洗浄段のホッパの底部にあって間隔を変化させる環状ギャップによって、洗浄水が供給されることは好ましい。このことによって、非常に細かな計量、従って、洗浄水の流速の調整がなされる。その目的は、既述のように、微小球を、必要な程度に揺動させるためであり、従って、沈降速度を事前に設定するためである。
【００３８】
微小球の洗浄後に、微小球を、連続炉、例えばベルト式連続炉の中で乾燥し、次にか焼することができる。乾燥を、空気中で、１２０℃までの温度で行なうことができる。乾燥炉を通って、洗浄された微小球を、ふるい布上で搬送することができる。この目的のために、微小球を、供給管によって、実質的に単層で、ふるい布に供給することができる。供給管は、強制的に制御されて、コンベヤベルト上を前後に移動するほうがよい。ふるい布が用いられるので、微小球と共に分布された超純水は、流出することが可能である。その目的は、ふるい布の下方に集められ、必要な場合には、新たに、カスケード洗浄機に用いられるためである。
【００３９】
濡れた核とも呼ばれる微小球が乾燥中に貼着することを回避するために、アンモニア性の超純水に、少量の水溶性の脂肪族アルコール、例えば、１リットルの超純水当たり０．５ｇのルテンゾールＡ８または他の活性剤を添加することができる。
【００４０】
乾燥した核を、次に、例えば吸引管を用いた減圧によって、コンベヤベルトから吸引される。その目的は、続いて、か焼するためである。この目的のために、乾燥した核を、事前に、サイクロンの中で析出し、貯蔵容器に集めることができる。
【００４１】
その代わりに、連続炉の中で、乾燥およびか焼を行なうことができる。このこととは別に、か焼を、搬送中に、連続炉を通って、以下のように、すなわち、発熱反応の際に、良好な熱伝達を保証するために、乾燥した核を金属トレイに単層で入れ、ＡＤＵおよび存在するＰＶＡを賦形剤として熱分解して、ＵＯ３の核を形成することができ、他方、ＮＨ３，ＣＯ２および水蒸気を、排気の成分として放出するように、行なうほうがよい。
【００４２】
乾燥した核を金属トレイ上での分布は、計量装置によって、好ましくは１つの供給管を用いて、すなわち、正確な量の核を単層の形成のために決定するために用いる供給管によって、ならびにトレイの僅かな揺動によって行なわれることができる。それ故に、乾燥した核は、トレイ上のすべての空いている場所を覆う。
【００４３】
か焼後に、核を、本発明によれば、他の可動な吸引管によって、微減圧で、トレイから除去し、サイクロンの中で析出し、貯蔵容器に集めることができる。
【００４４】
乾燥およびか焼が、只１つの炉の中の通過の最中になされるとき、洗浄された微小球は、適切な金属トレイ上に供給されるほうがよい。
【００４５】
上記のことから、特には、本発明に係わる方法が、以下の段階を特徴とすることができることが明らかになる。これらの段階は、夫々、単独でおよび／または組み合わせで発明的である。
【００４６】
- アンモニア性の沈殿槽の中で製造される微小球は、第１のセパレータによって、沈殿槽から分離され、かつアンモニア性のエージング水に達する。エージング水には、微小球が、エージング温度に加熱され、必要なエージング時間に応じて、エージング水に滞留する。この場合、第１のセパレータは、微小球の、沈殿槽液との接触時間が、微小球の発生と、エージング水に入ること、との間で、微小球にとって同じかまたはほぼ同じであることを保証する。
【００４７】
- 微小球は、続いて、第２のセパレータによって、エージング水から分離される。その目的は、多段式のカスケード洗浄機の第１段に達するためである。カスケード洗浄機には、微小球が、硝酸アンモニウムおよび賦形剤、例えばＴＨＦＡおよび尿素をほぼ含まないアンモニア水で洗浄される。
【００４８】
- 微小球は、次に、計量装置によって、最後の洗浄段のアンモニア水と共に、制御された可動の供給管によって、ベルト式連続炉のふるい布からなるコンベヤベルト上で搬送される。その目的は、１２０℃までの温度で乾燥されるためである。
【００４９】
- 乾燥した核は、続いて、取り除き装置によって、制御された可動の吸引管によって、ふるい布からの吸引およびサイクロンによる析出によって、貯蔵容器に集められ、次に、計量装置によって、供給管を用いて、金属トレイ上に放出される。金属トレイには、乾燥した核が、僅かな揺動によって、単層の形態で分布され、次に、第２の連続炉の加熱手段を通って搬送され、かつ、約４６０℃の最終温度までか焼される。あるいは、
- 洗浄した核は、ベルト式連続炉の中で、乾燥およびか焼される。乾燥およびか焼のために、洗浄した微小球は、単層の形態で、金属トレイ上に放出される。
【００５０】
前記タイプの、球状の燃料核および／または増殖材核を製造するための装置は、沈殿槽とエージング区間との間には、第１の引渡し手段がセパレータの形態で設けられており、このセパレータは、シリンダを有し、このシリンダは、複数のセクタに区分されており、かつ、底部としての、開口部を有する穿孔されたふるいの上面で回転可能であり、各々のセクタは、相前後して、底部側に穿孔されたふるいによって覆われた第１の位置で、沈殿槽の出口開口部に向けられており、かつ、シリンダが角度αだけ回転した後に、第２の位置で、穿孔されたふるいの開口部に向けられており、この開口部は、エージング区間に接続されている。角度αは、この場合、３６０°になり、セクタの数で割られる。
【００５１】
穿孔されたふるいの下方には、沈殿槽の流入口に直接間接に接続されている液体収容手段が設けられている。
【００５２】
穿孔されたふるいは、ステンレスからなり、かつメッシュ幅ｄを有するほうがよく、但し、３００μｍ≦ｄ≦５００μｍである。シリンダ自体は、金属からなり、かつ、穿孔されたふるい上に直接載っているほうがよい。
【００５３】
シリンダが、ｎ個のセクタに区分されており、但し、ｎ≧３であり、特に、ｎ＝６であることが、特に提案されている。
【００５４】
エージング区間は、ふるい布または穿孔されたふるいによって囲繞されておりかつ微小球を収容する中空シリンダを有し、この中空シリンダは、エージング水の運搬から隔たって、ハウジングによって囲繞されている。更に、エージング液は、少なくとも１つの熱交換器を含む循環系の中で流れており、この循環系には、ハウジングが統合されている。
【００５５】
熱交換器によって、エージング水は、所望の温度に加熱または冷却される。当然ながら、加熱または冷却のために、夫々に、特別な熱交換器が用いられる。
【００５６】
更には、エージング区間が、第２のセパレータとして形成されておりかつこのエージング区間を洗浄手段に運搬上連通する第２の引渡し手段に接続されていることが提案されている。この場合、第２のセパレータが、第１のセパレータに対応する構造を有することも提案されている。
【００５７】
洗浄手段自体は、ｍ個の洗浄段を有するカスケード洗浄機としてデザインされているほうがよく、但し、ｍ≧２、特に２≦ｍ≦８であり、好ましくはｍ＝７である。
【００５８】
各々の洗浄段は、底部側に、開口部を有するホッパとしてデザインされており、この開口部は、遮断手段、例えばノズルプレートを用いて、所望の程度に閉鎖可能である。このことによって、流れる洗浄水の量または洗浄水の速度が制御可能であり、従って、上方から下方にカスケード洗浄機の中を落下する微小球の沈降速度も制御可能である。
【００５９】
発明の実施の形態では、洗浄水を運ぶ導管が、遮断手段の下方で終わっていることが提案されている。更に、導管の内部には、調整要素、例えば、遮断手段に接続されている可撓性のあるシャフトが延びていることが提案されている。
【００６０】
更にホッパの下方には、洗浄水を各々の段で循環系の中で流すために、液体出口開口部が設けられている。
【００６１】
個々の洗浄段は、上下に設けられており、第１の洗浄段のハウジングから出ている液体出口開口部は、第１の洗浄段またはハウジングの下方にまたはハウジングに液密に接続された第２の洗浄段のための出口である。
【００６２】
更に、底部側で、最下の洗浄段には、弱いアンモニア性の洗浄水のための流入口が設けられている。洗浄水は、最上の洗浄段の頭部領域で濃縮されて放出されるために、全部の洗浄段の中を貫流する。
【００６３】
カスケード洗浄機には、少なくとも１つの連続炉が後置されている。洗浄した微小球は、搬送手段によって、連続炉の中を搬送可能である。この場合、搬送手段はふるい布からなるエンドレスコンベヤベルトであってもよい。
【００６４】
しかしながら、搬送手段を、夫々１つの穿孔された底部を有する複数の並列された金属トレイから製造する可能性がある。金属トレイには、洗浄された微小球が入れられる。穿孔された底部のメッシュ幅は、３００μｍと５００μｍの間の範囲にあるほうがよい。
【００６５】
洗浄した微小球は、供給手段、例えば供給管を介して、搬送手段、例えばコンベヤベルトまたは金属トレイ上に供給され、かつ、乾燥およびか焼後に、減圧によって吸引される。このことは、同様に、吸引管を介してなされることができる。
【００６６】
吸引したまたは乾燥したまたはか焼した核が、好ましくはサイクロンを介して析出され、かつ、貯蔵容器に集められることは好ましい。
【００６７】
乾燥およびか焼が、異なった連続炉でなされることができるときは、本発明の実施の形態は、連続炉が複数の加熱区域を有し、少なくとも１つの加熱区域が乾燥区域であり、少なくとも１つの他の加熱区域がか焼区域であることを提案する。
【００６８】
特には、連続炉が、空気再循環で、少なくとも部分的に操作可能であることが提案されている。
【００６９】
本発明の複数の他の詳細、利点および特徴は、複数の請求項と、これらの請求項から読み取れる、単独および／または組合せで生じる複数の特徴とからのみならず、図面から見て取れる複数の好ましい実施の形態の以下の記述からも明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】セパレータの原理図を断面および平面で示す。
【図２】エージング区間の原理図を示す。
【図３】洗浄塔を示す。
【図４】図３に示した洗浄塔の部分図を示す。
【図５】ふるいベルトへの供給装置を示す。
【図６】ふるいベルトからの吸引手段を示す。
【図７】ベルト式連続炉の第１の実施の形態を示す。
【図８】連続炉の第２の実施の形態を示す。
【図９】連続炉の第３の実施の形態の原理図を示す。
【図１０】燃料核を製造するための流れ図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
これらの図面から、８００μｍまでの球状の燃料核および／または増殖材核、特に、トリウム、プルトニウムまたは両物質の混合物の添加のある場合と、ない場合の、しかし、特に、賦形剤、例えば、テトラヒドロフルフリルアルコール（ＴＨＦＡ）、尿素ならびにポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の添加の場合の，酸化物形態および／または炭化物形態のウラン核を製造するためのプラントまたは装置が見て取れる。製造プロセスは、水性の、硝酸の溶液の滴下（注型）、アンモニアガスの雰囲気の中での液滴の予備硬化、および水性のアンモニア溶液中の硬化ならびに続いてのエージング、洗浄、乾燥および熱処理を含む。
【００７２】
外部ゲル化法と呼ばれる、対応のゲル沈殿法の場合に、不溶性の重ウラン酸アンモニウム（ＡＤＵ）、ならびに、副産物として、水溶性の硝酸アンモニウムが生じる。注型溶液、例えば、ＴＨＦＡおよび必要な場合には尿素に対する他の添加剤を、アンモニア水による洗浄によって、同様に、ＡＤＵゲルビーズから洗い流さねばならない。３００μｍと８００μｍの間の最終径を有する、本発明に基づいて製造される比較的大きな核の場合に、ゲル沈殿法では、追加的に、有機賦形剤ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が、水溶液の形態で用いられる。この有機賦形剤は、ウランの沈殿中に、形成されるＡＤＵと共に付加物を形成する。ＡＤＵは、か焼工程の際に、空気中で熱分解され、ＵＯ３を形成する。ＡＤＵは、か焼工程中に、ＰＶＡも、３００℃より上の温度で揮発される。
【００７３】
本発明によれば、滴下または注型された粒子すなわち微小球の沈殿槽での発生と、アンモニア性エージング水における収集との間の時間が同じか、実質的に同じであることが提案されている。このことは、本発明では、微小球が、沈殿槽後に、セパレータ、または、エージング区間（Alterungsstrecke）への引渡し手段として用いられる同種の要素に供給されることによって、実現化される。同種の要素は、例えば、ふるいベルトである。従って、セパレータも、かような同種の要素の同意語として理解されかつ解釈されねばならない。
【００７４】
既述のように沈殿槽に後置されているかようなセパレータ１０は、図１から見て取れる。
【００７５】
セパレータ１０は、ステンレス製の、円形の、平らな穿孔されたふるい１２からなり、穿孔されたふるいは、底部側で、複数のセクタに分けられた金属シリンダ１４を覆う。金属シリンダ１４は、沈殿槽側で開いている。金属シリンダ１４は、同一な面を有する６つのセクタ１−６に区分されており、回転軸から出ているウィングまたは隔壁１５を有する。これらの隔壁は、穿孔されたふるい１２の上面に亘ってゆっくり回転する。この場合、セクタ１−６、すなわち該セクタ１−６の間の隔壁１５は、穿孔されたふるい１２の直ぐ上に載っている。
【００７６】
穿孔されたふるい１２を、特殊なエッチング法で製造することができる。メッシュサイズ、すなわち、その直径は、３００μｍと８００μｍの範囲にある。
【００７７】
沈殿槽に形成されたゲル微小球は、注型ユニットの下方にあるスルースシステムによって、沈殿槽液と共に、セパレータ１０の１つのセクタ（充填位置１）へ計量して入れられ、次に、位置から位置（滴下位置２−５）へ、押され続け、次に、６つのセクタで６番面の位置（引渡し位置）で、ふるいプレート１２に形成された穴すなわち開口部１７を通って、例えば管１６を介して、エージング区間１８に供給される。
【００７８】
エージング区間１８は、垂直方向に向いたハウジング２０を有する。ハウジングには、ハウジングの内壁から間隔をあけてかつハウジングの縦軸方向に、シリンダ状のふるい布２２またはステンレス製の穿孔されたふるいが延びている。このふるい布によって、シリンダ状の内壁が形成される。この内壁の中で、セパレータ１０から放出された微小球がエージングすることが可能である。ふるい布または穿孔されたふるい２２と、ハウジング２０との間の間隔は、エージング水が貫流するために必要である。エージング水は、接続部２４，２６を介して少なくとも１つの熱交換器が設けられていてなる循環系の中で運ばれる。熱交換器によって、エージング液が、所望の温度に調整される。
【００７９】
かくして、セパレータ１０からの微小球の引渡しの際に、エージング水は、室温を有するほうがよい。ハウジング２０の内部空間に、微小球が、必要な程度集められるとき、エージング水は、例えば、６０℃ないし８０℃に、従って必要なエージング温度に加熱される。例えば１ｈの必要なエージング時間後に、エージング水は、前記熱交換器または他の熱交換器によって、室温に冷却される。同時に、エージング区間１８にある微小球も、共に冷える。
【００８０】
本発明によれば、アンモニア性のエージング水の中でのゲル微小球の均等な処理のために、硝酸アンモニウムおよび／または水酸化アンモニウムならびに添加物、例えばＴＨＦＡおよび尿素に関する平衡条件が保たれ、その目的は、熱処理中に、微小球の均等な収縮を達成するためであることが提案されている。ＴＨＦＡに関しては、最大限１５重量％の、特に１０重量％と１５重量％の間のＴＨＦＡの、Ｈ２Ｏとの交換がなされることは好ましい。このことによって、収縮が促進される。
【００８１】
平衡条件は、この場合、微小球が、エージング水から離れた後に、硝酸アンモニウムおよび／またはＴＨＦＡおよび／または尿素および／または水酸化アンモニウムに関して同一の濃度を有するが、これらの成分の濃度が互いに異なっていてもよいことを意味する。従って、エージング水は、以下のように、すなわち、微小球が、エージング水における滞留中に、同一の物質交換を被り、それ故に、微小球が、エージング水のプロセスから離れた後に、各々の成分に関し同一の濃度を有するように、調整される。このことによって、各々の球が、同一の程度に収縮し、かつ、エージング水から離れた後に、所望の直径および球形を有することが、保証される。
【００８２】
注型溶液の液体噴流への調和振動の作用、及び後続プロセス、すなわち、沈殿槽での収
集、エージング水の中での収縮、超純水による洗浄、乾燥およびか焼による、微小球の形成の瞬間において発生された複数の微小球間の物資交換に関する説明を、典型的な実施の形態で行なう。
【００８３】
硝酸ウラニウム溶液を、アンモニア溶液でｐＨ２に調整し、次に、ポリビニルアルコー
ル（ＰＶＡ）の水溶液を混合する。この溶液を分布する。例Ａでは、この溶液を、超純水
によって、１２０ｇＵ／Ｌおよび２５ｇＰＶＡ／Ｌのウラン濃度に調整する（注型溶液Ａ
）。例Ｂでは、溶液の第２の部分を、テトラヒドロフルフリルアルコール（ＴＨＦＡ）お
よび僅かな超純水と混合する。注型溶液Ｂとしては、以下の濃度が存在する。すなわち、
１２０ｇＵ／Ｌ，２５ｇＰＶＡ／Ｌおよび３００ｇＴＨＦＡ／Ｌである。注型溶液Ｂは、
従って、追加的に、水溶性の物質ＴＨＦＡを含む。
【００８４】
２つの注型溶液ＡおよびＢを、同一の条件下で、微小球に変換する。各々の溶液から、ノズルを用いて、液体噴射を形成する。液体噴射は、１００Ｈｚの周波数の調和振動の影響下で、液滴を形成する。１．９Ｌ／ｈの流量では、２１５０μｍの直径の液滴が生じる。これらの液滴は、アンモニアガス落下区間において、表面において固化し、アンモニア性の沈殿槽の中で硬化する。硬化した微小球は、ゲル構造を有する。微小球は、付加体としての重ウラン酸アンモニウムおよびポリビニルアルコール（ＡＤＵ＋ＰＶＡ）からなり、かつ、他の溶解した物質、例えば、硝酸アンモニウムおよび水酸化アンモニウム（タイプＡの場合）ならびに追加的にＴＨＦＡ（タイプＢの場合）を含む。
【００８５】
タイプＡおよびＢの微小球の、顕微鏡的な直径の寸法を、各々の工程段階後に、計測した。
【００８６】
結果は以下のことを示す。（ＴＨＦＡを有しない）タイプＡの微小球は、エージング後におよび洗浄後に、広い直径分布を有する。すなわち、微小球は、主成分ＡＤＵ＋ＰＶＡの組成が同一であっても、種々様々に収縮する。（ＴＨＦＡを有する）タイプＢの微小球は、非常に狭い寸法範囲を有し、かつ、特にエージングおよび洗浄後に、好ましくは、ＴＨＦＡと、エージング水および／または超純水との間の物質交換によって、均等に収縮する。乾燥およびか焼後にも、微小球の直径の範囲は、狭い許容範囲にある。
【００８７】
結果は、エージング槽の中で、微小球の均等な収縮が、ＴＨＦＡとアンモニア水との間の物質交換によって生じることを示す。この物質交換は、他の成分、例えばＮＨ４ＮＯ３，ＮＨ４ＯＨおよび必要な場合には尿素にまで及ぶ。
【００８８】
エージング後に、すべての微小球は、非常に狭い直径分布を有する。微小球の均等な収縮は、洗浄の際でも続行し、かつ、洗浄後の狭い直径分布の微小球をもたらす。
【００８９】
交換がなされないときは、加熱による所定のアンモニア離脱のほかに、アンモニア性のエージング水に、他の物質交換が生じない。
【００９０】
エージングが行なわれた後に、微小球を、エージング区間１８から、他の引渡し手段に供給する。その目的は、洗浄工程に晒すためである。この場合、引渡し手段は、セパレータ１０に対応する構造を有してもよい。従って、冷却したエージング水は、穿孔されたふるいの下方に流れ落ち、かつ集められる。続いて、アンモニア性の沈殿槽からの分離後にゲル微小球を有するアンモニアガスによる濃縮、およびエージング区間１８への戻りが行なわれる。
【００９１】
エージングされた微小球は、不溶性の重ウラン酸アンモニウム（ＡＤＵ）と、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）すなわち水溶性の物質、硝酸アンモニウム、ＴＨＦおよび尿素を含む付加体とからなる。ただし、これらの添加物が出発溶液にある場合に限る。これらの水溶性の物質を除去するために、本発明によれば、多段式の洗浄工程のための連続的な技術的な稼動を保証する多段式のカスケード洗浄機を用いる。
【００９２】
適切な洗浄塔２８が図３から読み取れる。洗浄塔２８は、実施の形態では、７つのカスケード３０，３２，３４，３６，３８，４０，４２からなる。各々のカスケード３０，３２，３４，３６，３８，４０，４２は、複数の洗浄循環系のうちの１つに組み込まれている。これらの洗浄循環系では、微小球は、徐々に、すなわち、段から段へ、洗浄され、最終的には、硝酸アンモニウム、ＴＨＦＡおよび尿素をほぼ有しない。洗浄液としては、弱いアンモニア性の、約２モルの超純水を用いる。この超純水は、洗浄塔２８の底部に形成された開口部３１を介して導入され、かつ、カスケード３０，３２，３４，３６，３８，４０，４２を通って流れる。その目的は、頭部領域にある開口部３３を介して排出されるためである。この場合、洗浄液の組成は、洗浄液と球との間の物質交換の故に、段毎に変化する。
【００９３】
更に、図３から明らかなことは、洗浄液が供給されるときに経由する洗浄塔２８の、その複数の領域を含めた個々の段が、換気管３５に接続されていることである。
【００９４】
エージングされた微小球は、第２のセパレータから、すなわち、図１に示す管１６に対応する第２のセパレータの管から、最上のすなわち第１の洗浄段、従って、カスケード洗浄機のカスケード４２に落下し、そこで、洗浄され、その後、すべての他の洗浄段を通り抜け、最後の洗浄段において開口部３１を介して供給される弱いアンモニア性の約２モルの超純水によって、十分に低い硝酸アンモニウムの含有量にまで、十分に洗浄される。
【００９５】
アンモニア水が必要とされる。その目的は、沈殿した生成物の加水分解を避けるためである。
【００９６】
図４では、単に例として、３つの連続するカスケード段または洗浄段３４，３６，３７が示されている。各々のカスケード３４，３６，３７は、底部側で、ホッパ４４，４６を有する。その目的は、微小球が段から段へ落下できるようにするためである。底部側では、各々のホッパ４４，２６は、ノズルプレート４８，５０を有する環状ギャップノズルによって、所望の程度に閉鎖可能である。更に、各々のカスケードは、導管５２，５３を有する。この導管を介して、各々の段で、循環系の中を運ばれる洗浄水がカスケードに供給可能である。実際また、各々のカスケード３４，３６，０３７の頭部領域には、液体出口開口部５４，５５がある。この場合、図４で中間のカスケード３６の出口開口部５４が、後続の従って下のカスケード３７に接続されており、かくして、内部空間を循環系の中で洗浄することができる。各々のホッパ４６は、２つの洗浄室を区画する。このことの理由は、個々のカスケード３４，３６，３７の間の境界面が、ホッパ４４と４６の間に延びていることである。更に、これらの対応の境界面には、参照符号５６，５８が付されている。更に、測定・制御機構を有する図示しないポンプがある。このポンプは、各々の洗浄室に割り当てられており、接続部５２，５４に接続されている。カスケード３４のための循環系およびカスケードによって区画された洗浄室は、従って導管５３ならびに出口５４を有する。両者は、ポンプを有しかつ洗浄塔２８の外に延びている導管を介して接続されている。
【００９７】
洗浄段にある微小球は、洗浄水によって、必要な程度揺動される。この洗浄水は、前記循環ポンプによって常に再循環される。ホッパ４４，４６の環状ギャップにおける洗浄水の流速は、ノズルプレート４８，５０によって調整される。このノズルプレートの高さは、夫々、可撓性のあるシャフト６０を介して、例えば、ハンドホイール６２を用いて、外から調整がなされることができる。環状ギャップノズルには、洗浄水が、周りに、ホッパ４４，４６の壁部に向かって上方へ流れるように、設計されている。ノズルプレート４８，５０を持ち上げた後に、環状ギャップは拡張され、かつ流速がギャップにおいて減じられ、または環状ギャップが縮小されかつ流速が増大される。
【００９８】
環状ギャップノズルの調整によって、従って、微小球の沈降速度従ってまた、ホッパ４４による、個々のカスケードの中の微小球の通過が事前設定される。
【００９９】
図４から明らかなように、可撓性のあるシャフト６０は、洗浄水用供給管５２の内部で延びている。
【０１００】
実施の形態では、従って、７段式のカスケード洗浄機２８は、開口部３１を介して供給される弱いアンモニア性の約２モルの超純水のための、７つの循環ポンプおよび計量ポンプを有する、洗浄水の異なった濃度の７つの循環系からなる。
【０１０１】
本発明によれば、カスケード洗浄機２８は、複数のガラス部分から構成されていてもよい。各々の可撓性のシャフト６０を有するノズルプレート４８，５０は、ステンレスで製造されほうがよい。カスケード洗浄機２８は、当然ながら、すべてステンレスからなることができる。このことによって、環状ギャップの調整が容易化され、しかもより正確になされるであろう。
【０１０２】
微小球の冷却後に、微小球は、少なくとも２つの熱処理に晒される。これらの熱処理のうちの一方が、微小球の乾燥を、他方がか焼を引き起こす。この場合、種々に構成されていてもよいベルト式連続炉が設けられていることは好ましい。
【０１０３】
かくして、図７の実施の形態では、洗浄された微小球の乾燥が、ベルト式連続炉６４の中でなされる。このことを、空気と共に、１２０℃までの温度で実行することができる。この目的のために、微小球が、ふるい布からなるエンドレスコンベヤベルト６６上で、炉６４を通って炉の出口まで搬送される。コンベヤベルト６６の転向は、ローラ６８，７０によってなされ、光学的に制御されるローラによって正確な整列がなされる。
【０１０４】
表示された図では、カスケード洗浄機２８の最後の洗浄段の、洗浄された微小球が、アンモニア性の超純水と共に、計量装置、例えば供給管７２（図５）によって、搬送される。この供給管は、走行するコンベヤベルト６６により強制的に制御されて、前後に移動し、かつ微小球７４を、搬送液体と共に、均等にベルト６６上に分布される。超純水は、ふるい布を通って流れ出て、かつ集められる。濡れた微小球７４は、コンベヤベルト６６上で、炉６４の中を搬送され、かつそこで乾燥される。炉の出口には、乾燥した核７６を、制御された可動な吸引管７８によって、微減圧で、ふるい布、従ってコンベヤベルト６６から吸引することができ、サイクロン８３（図１０）の中で析出し、かつ、貯蔵容器に集めることができる。
【０１０５】
濡れた微小球７４の、乾燥中の貼着を回避するために、アンモニア性の超純水に、少量の水溶性の脂肪族アルコール、例えば１リットルの超純水当たり０．５ｇのルテンゾールＡ８、あるいは、他の活性剤を添加することができる。
【０１０６】
乾燥した核を、次に、他のベルト式連続炉８０(図８)の中で、空気中で、４３０℃までの温度でか焼する。ＡＤＵおよびＰＶＡを熱分解し、ＵＯ３核を形成する。他方、ＮＨ３，ＣＯ２および水蒸気を、排気の成分として放出することができる。
【０１０７】
本発明によれば、か焼が、コンベヤベルト８４を介して炉８０の中を通って搬送される金属トレイ上でなされる。コンベヤベルト８４は、同様に、ふるい布を有してもよい。本発明によれば、単層での金属トレイ６２上で、か焼がなされる。すなわち、核は、並列しており、上下に位置しているわけではない。その目的は、発熱反応が生じる際に、非常に良好な熱伝達を保証するためである。金属トレイ８２上での乾燥した核の分布は、計量装置によって、特に、供給管を用いてなされる。単層を形成するための核の正確な量を定めるための供給管によって、ならびにトレイ８２の僅かな揺動によってなされる。このことによって、微小球は、トレイ８２上のすべての空いた場所を覆う。金属トレイ８２は、穿孔された底部を有する。
【０１０８】
この場合、メッシュ幅は、この幅が基本的には各々の製造段階における微小球よりも小さい。
【０１０９】
本発明によれば、か焼後に、核を、可動の吸引管によって、微減圧で、トレイ８２から除去し、サイクロン８３(図１０)の中で析出し、かつ貯蔵容器の中で集める。この点までは、図５および６に対する説明を参照されたい。
【０１１０】
金層トレイ８２が、コンベヤベルト８４上に、しっかり取り付けられていることは好ましく、かつ、テルマックスまたはインコネルのような耐熱性スチールからなることも好ましい。
【０１１１】
図８から明らかなように、ベルト式連続炉は２つの加熱回路８６，８８を有する。第１の加熱回路８６は、新鮮空気で、約１７０℃で、操作され、第２の加熱回路は、空気再循環中に約４３０℃で操作される。
【０１１２】
例として、乾燥した核が加熱回路に晒されてなるチャンネルが、３，２５ｍの長さと、０．０３ｍの幅と、８０ｍｍの高さを有することができることが記載される。金属トレイ８２は、３００×３５０ｍｍ３の大きさおよび１０ｍｍの高さを有することができる。
【０１１３】
図９から基本的にのみ明らかなように、乾燥およびか焼工程が、ベルト式連続炉９０内で、空気中で、１２０℃、１７０℃および４３０℃の温度範囲で、実行されることができる。第１の段９２（１２０℃まで）で、濡れた微小球が乾燥され、第２の段９４（１７０℃までのか焼）では、単層の形態で存在しかつ乾燥された核の、熱分解がなされ、第３の段９６（４３０℃までのか焼）では、純粋なＵＯ３の核の形成が得られる。
【０１１４】
図９の実施の形態では、炉９０のコンベヤベルトは、例えば３００μｍないし５００μｍのふるい口径を有する穿孔された金属トレイ９８，１００，１０６からなる。金属トレイは、駆動システムによって、炉９０の中を引っ張られ、エンドレスベルトとして戻される。本発明によれば、カスケード洗浄機の、少量の洗浄された微小球が、最後の洗浄段の超純水を用いて、供給管１０２によって、最初の穿孔された金属トレイ９８上に均等に分布される。搬送液体は、金属トレイ９８の開口部を通って流れ出る。実施の形態では、閉じられた回路の中に延びている金属トレイ９８，１００の配列は、流出が５つのトレイ位置を介して可能とされるように、選択される。濡れた核は、穿孔された金属ベルト上で、ベルト式連続炉９０の乾燥室に達し、そこで、第１の段９２で、１２０℃までの温度で乾燥される。トレイ９８，１００を軽く揺動することによって、乾燥した核は、微小球の、洗浄水と共に供給された最大限の量の単層を形成する。乾燥した核は、例えば１ｍｍの直径を有するので、金属トレイの底部の複数の孔が充填され、残りは、これらの孔の周りに均等に分布される。
【０１１５】
乾燥した核は、続いて、第２および第３の段９４，９６で、夫々約１７０℃ないし約４３０℃までの温度で、約０．８ｍｍの直径までの同一の穿孔された金属トレイでか焼される。その後、トレイが炉９０から輸送され、かつ転向される。
【０１１６】
か焼した核を、移動される吸引管１０４によって、微減圧で、穿孔された金属トレイ１０６から除去され、サイクロンの中で析出し、かつ貯蔵容器に集める。
【０１１７】
空にされかつ穿孔した金属トレイ１０６は、炉の外で、洗浄された微小球および搬送液体のための引渡し位置（トレイ９８の位置）に戻り、かつそこで微小球が積み込まれる。
【０１１８】
各々の洗浄トレイ９８，１００，１０６の底部は、特殊なエッチング法で製造することができる平らな穿孔されたふるいからなる。トレイの縁は、約１０ｍｍの高さを有する。トレイのための金属として、ステンレス、テルマックスまたはインコネルが用いられる。
【０１１９】
微小球および搬送液体のための供給管１０２は、金属トレイが均等に微小球に充填され、かつ、微小球の量が、乾燥した核の単層の形成のために必要であるよりも大きくないように、制御される。
【０１２０】
微小球流の、最近のトレイへの切換は、適切な時間間隔で、トレイの交換と同期になされる。
【０１２１】
図１０には、本発明に係わる製造法が再度流れ図で示されている。知られるように、例えば硝酸ウラニル溶液がバイブレータ（１０１）の上面へ滴下される。液滴はアンモニアガスの雰囲気で事前に硬化され、次いで、水性アンモニア溶液からの沈殿槽の中でゲル化する。微小球は、スルース１０４を介して、バッチ式にセパレータ１０に供給され、次に、前述のように、エージング（エージング区間１８）、洗浄工程（カスケード洗浄機２８）ならびに乾燥およびか焼（ベルト式連続炉６４，８０）に晒される。この場合、微小球が沈殿槽液と接触ししかもエージング液と接触までに至る時間が、各々の微小球にとっておなじかほぼ同じであり、それ故に、微小球の成分濃度が同じか実質的に同じである、という重要な特徴がある。球は、球の直径と、エージング区間後の成分の濃度に関して、実質的に相違を有しない。それ故に、最終的には、僅かな分散しか有しない直径を有する燃料核または増殖材核が生じる。
【０１２２】
この場合、エージング段で、平衡条件が、以下のように、すなわち、個々の微小球の中の成分の濃度が、硝酸アンモニウムおよび賦形剤に関して、同じまたは同じであり、当然ながら、成分の濃度自体が互いに異なっていることが可能であるように、調整される。
【０１２３】
カスケード洗浄段２８によって保証されることは、セパレータ１０に対応のセパレータによって、エージング区間からカスケード洗浄機２８へ引き渡される微小球が、硝酸アンモニウムおよび賦形剤、例えばＴＨＦＡおよび尿素をほぼ有しないことである。単層になされ、乾燥した微小球のか焼によって、必要な範囲で均等な収縮がなされることが、同様に保証される。
【符号の説明】
【０１２４】
１０  セパレータ
２８  カスケード洗浄機
７４  微小球
１０２  沈殿槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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